Investigation of transaminase-based synthesis of furfurylamines
Tid: Fr 2024-09-27 kl 10.00
Plats: Kollegiesalen, Brinellvägen 8, Stockholm
Videolänk: https://kth-se.zoom.us/j/63781939217
Språk: Engelska
Ämnesområde: Bioteknologi
Respondent: Luisa M. Merz , Industriell bioteknologi, Berglund Group
Opponent: Assoc. Prof. Ioannis Pavlidis, University of Crete, Grekland
Handledare: Professor Per Berglund, Industriell bioteknologi; Dr. Luuk van Langen, ViaZym B.V.
QC 2024-09-02
Abstract
Biokatalys innebär en betydande möjlighet att förbättra hållbarheten inom den kemiska industrin. Att använda enzymer för kemisk produktion är helt i linje med principerna för grön kemi och möjliggör en snabb, selektiv och avfallssnål syntes av värdefulla föreningar. Transaminaser, i synnerhet, erbjuder potential för selektiv, hållbar och ekonomisk aminproduktion. Flera utmaningar hindrar dock deras bredare industriella tillämpning. Denna avhandling undersöker transaminaset från Silicibacter pomeroyi (SpATA) och hur dess tillämplighet kan förbättras.
En kritisk utmaning för transaminaser är deras stabilitet, eftersom det dimeriska enzymet lätt kan dissocieras, vilket leder till en total förlust av funktionalitet. Olika faktorer som påverkar stabiliteten hos SpATA undersöktes, vilket visade att valet av buffert, kofaktorkoncentration och ljusexponering har en betydande inverkan på enzymets stabilitet. Genom att optimera dessa förhållanden förlängdes halveringstiden för SpATA till över 700 timmar.
För storskaliga tillämpningar är det viktigt att enzymerna kan återanvändas på grund av de höga kostnaderna för enzymproduktion. Därför immobiliserades SpATA, tillsammans med tre andra transaminaser, på en bärare, vilket gav utmärkt återanvändbarhet utan någon aktivitetsförlust. Dessutom var SpATA:s användning i en flödesreaktor framgångsrik, vilket ytterligare visar på dess industriella potential.
För att förbättra hållbarheten hos transaminasreaktionen undersöktes användningen av den ”smarta amindonatorn” kadaverin. Höga utbyten av föreningen HMFA uppnåddes med användning av ekvimolära mängder kadaverin och HMF. För att förbättra processens ekonomiska lönsamhet utvecklades en in-situ kaskadreaktion med lysindekarboxylas och SpATA för produktion av kadaverin.
Sammanfattningsvis presenterar denna avhandling utvecklingen av en stabil, återanvändbar biokatalysator som kan uppnå höga produktutbyten, vilket avsevärt främjar tillämpningen av transaminaser i hållbara industriella processer.